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용접물성치를 고려한 소형 공정열교환기 시제품의 고온구조해석
송기남,홍성덕,박홍윤,Song, Kee-Nam,Hong, Sung-Deok,Park, Hong-Yoon 한국압력기기공학회 2012 한국압력기기공학회 논문집 Vol.8 No.2
A PHE (Process Heat Exchanger) in a nuclear hydrogen system is a key component required to transfer heat energy of $950^{\circ}C$ generated in a VHTR (Very High Temperature gas cooled Reactor) to the chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. A small-scale PHE prototype made of Hastelloy-X is being tested in a small-scale gas loop at Korea Atomic Energy Research Institute. Previous research on the high-temperature structural analysis of the small-scale PHE prototype had been performed only using parent material properties. In this study, high-temperature structural analysis using weld properties in weld zone was performed and the analysis results compared with the previous research.
송기남(Kee Nam Song),홍성덕(Sung Deok Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.10
공정열교환기는 초고온가스로로부터 생성된 950℃ 정도의 초고온 열을 대량의 수소를 생산하기 위한 화학반응공정으로 전달하는데 필요한 핵심기기이다. Hastelloy-X 로 제작된 소형 공정열교환기 시제품이 한국원자력연구원에 있는 소형가스루프에서 성능시험이 계획되어 있다. 본 연구에서는 소형가스루프 시험조건하에서 소형 공정열교환기 시제품의 고온 구조건전성을 사전에 평가하기 위한 작업의 일환으로 소형 공정열교환기 시제품에 대한 고온 구조해석 모델링, 거시적 열 해석 및 탄·소성 구조 해석을 수행하고 그 결과들을 정리한 것이다. 해석 결과는 공정열교환기 수정 시제품 성능시험장치 설계에 반영할 것이다. A PHE (Process Heat Exchanger) is a key component required to transfer heat energy of 950℃ generated in a VHTR (Very High Temperature Reactor) to a chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. A small-scale PHE prototype made of Hastelloy-X was scheduled for testing in a small-scale gas loop at the Korea Atomic Energy Research Institute. In this study, as a part of the evaluation of the high-temperature structural integrity of the PHE prototype, high-temperature structural analysis modeling, and macroscopic thermal and elastic-plastic structural analysis of the PHE prototype were carried out under the gas-loop test conditions as a preliminary qwer123$study before carrying out the performance test in the gas loop. The results obtained in this study will be used to design the performance test setup for the modified PHE prototype.
공정열교환기 설계 및 소형 시제품에 대한 고온구조건전성 평가
송기남(Kee Nam Song),홍성덕(Sung Deok Hong),박홍윤(Hong Yoon Park) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.10
A PHE (Process Heat Exchanger) is a key component required to transfer heat energy of 950℃ generated in a VHTR (Very High Temperature Reactor) to a chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen economically. A performance test on a small-scale PHE prototype made of Hastelloy-X is under way in a small-scale gas loop at the Korea Atomic Energy Research Institute. In this study, as a part of the evaluation of the high-temperature structural integrity of the small-scale PHE prototype, we carried out high-temperature structural analysis of the PHE prototype under the gas loop test conditions due to the pipeline stiffness. Analysis results were reflected in designing the pipeline of the PHE prototype in the gas loop. In addition, the high-temperature structural integrity of the PHE prototype was evaluated.
송기남(Kee-Nam Song),홍성덕(Sung-Deok Hong),박홍윤(Hong-Yoon Park) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.10
수소를 대량으로 생산하기 위한 원자력수소생산시스템에서 공정열교환기는 초고온가스로로부터 생성된 초고온 열을 화학반응공정으로 전달하는 핵심기기이다. 한국원자력연구원에 구축되어 있는 소형 가스루프에서 Hastelloy<sup>®</sup>-X로 제작된 중형 공정열교환기 시제품에 대한 성능시험이 계획되어 있다. 본 연구에서는 중형 공정열교환기의 고온구조건전성을 파악하기 위한 선행 연구로서 소형가스루프 시험조건하에서 중형 공정열교환기 시제품의 고온구조해석을 이전 연구에서 확립된 경계조건을 적용하여 수행하였다. 해석결과는 소형가스루프에서의 중형 공정열교환기 시제품에 대한 성능시험 결과와 비교할 예정이다. A process heat exchanger (PHE) in a nuclear hydrogen system is a key component for transferring the considerable heat generated in a very high temperature reactor (VHTR) to a chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. A performance test on a medium-scale PHE prototype made of Hastelloy<sup>®</sup>-X is scheduled in a small-scale gas loop at the Korea Atomic Energy Research Institute. In this study, as a preliminary study before carrying out the performance test in the gas loop, high-temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and structural analysis of the medium-scale PHE prototype by imposing the established displacement boundary constraints were carried out under the gas loop test condition. The results obtained in this study will be compared with the performance test results of the medium-scale PHE prototype in the gas loop.
송기남(Kee-Nam Song),홍성덕(Sung-Deok Hong),박홍윤(Hong-Yoon Park) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.10
수소를 대량으로 생산하기 위한 원자력수소생산시스템에서 공정열교환기는 초고온가스로로부터 생성된 초고온 열을 화학반응공정으로 전달하는 핵심기기이다. 한국원자력연구원에 구축되어 있는 소형가스루프에서 Hastelloy-X로 제작된 소형 공정열교환기(PHE) 시제품에 대한 성능시험이 수행되고 있다. 그동안 소형 PHE 시제품에 대한 고온구조해석은 용접부의 기계적 물성변화를 고려하지 않은 해석이 주로 수행되었다. 본 연구에서는 계장화 압입시험으로부터 얻은 용접부 기계적 물성치를 이용하여 고온구조해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. A process heat exchanger (PHE) in a nuclear hydrogen system is a key component for transferring the considerable heat generated in a very high temperature reactor (VHTR) to a chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. A performance test on a small-scale PHE prototype made of Hastelloy-X is underway in a smallscale gas loop at the Korea Atomic Energy Research Institute. Previous research on the high-temperature structural analysis of the small-scale PHE prototype had been performed using base material properties. In this study, a hightemperature structural analysis considering the mechanical properties in the weld zone was performed, and the obtained results were compared with those of the previous research.